Potenciais biomarcadores para aumentar a eficiência alimentar do gado Nelore

Componentes do microbioma ruminal e fecal associados à emissão de metano e eficiência alimentar no gado bovino de corte Nelore

O impacto de mudanças extremas nos padrões meteorológicos sobre a economia e o bem-estar humano é um dos maiores desafios que nossa civilização enfrenta. Das contribuições antropogênicas às mudanças climáticas, reduzir o impacto das atividades agrícolas é uma prioridade, uma vez que é responsável por até 18% das emissões globais de gases de efeito estufa.

Para este fim, foram testados se os componentes microbianos do rúmen e das fezes poderiam ser usados como biomarcadores para a emissão de metano e eficiência alimentar em bovinos através de estudo com 52 touros brasileiros da raça Nelore, pertencentes a dois grupos de tratamento de intervenção alimentar, que foram:

• Dieta convencional e
• Dieta baseada em subprodutos.

A estrutura da microbiota ruminal do gado de corte Nelore brasileiro ganhou a atenção da comunidade científica ao longo dos anos, sendo objeto de diferentes estudos (de Oliveira et al., 2013; Lopes et al., 2021), incluindo um estudo anterior do nosso grupo de pesquisa (Andrade et al., 2020) no qual investigamos os perfis de microbioma de dois segmentos do trato gastrointestinal (TGI) de 26 touros Nelore.

Mostramos que uma parte significativa da população archea das fezes co-ocorreu com a população archea do rúmen, sugerindo o uso de fezes como um proxy para a população arqueal do rúmen.

Neste caso, estendemos o estudo anterior introduzindo-se um grupo experimental adicional sob uma dieta diferente e comparamos as populações microbiológicas de duas seções distantes do TGI – rúmen e ampola retal – de animais Nelore para:

• 1. Identificar o impacto do tratamento dietético sobre a diversidade e abundância da microbiota;
• 2. Identificar associações entre componentes microbianos e fenótipos, tais como Emissão residual de CH4 (RCH4) e consumo residual de alimento (CRA).

O estudo foi conduzido nas instalações de confinamento da Embrapa Pecuária Sudeste. Os animais foram divididos em dois grupos com base no tratamento dietético e os pesos iniciais, com animais pesados e leves agrupados separadamente. O grupo de contemporâneos (GC) foi definido como o grupo de pesagem e o grupo de abate.

O primeiro grupo experimental (grupo convencional, n = 26) consistiu em animais alimentados com uma dieta convencional baseada em silagem de milho, milho, farelo de soja, gordura protegida do rúmen e a ureia como concentrado, como descrito em Andrade et al. (2020).

No segundo grupo experimental (grupo de subprodutos, n = 26) substituíram-se os concentrados pelos subprodutos industriais: polpa cítrica, gérmen de milho, farinha de gérmen de milho e farelo de casca de amendoim.

5 mL de amostras de sangue foram coletadas de cada animal, e as extrações de DNA foram realizadas através do método salting-out (Meo et al., 2009). Todos os animais foram genotipados e os fenótipos para consumo residual de alimento (CRA) e emissão residual de metano (RCH4) foram estabelecidos.

O consumo de matéria seca (CMS, kg/d) de cada indivíduo foi obtido pela diferença entre o peso da dieta fornecida e a sobra no cocho. O ganho médio diário (GMD, kg/d) foi estimado pela regressão do peso corporal (PC) em dias de confinamento. O consumo residual de alimento (CRA, kg/d) foi calculado como os resíduos da regressão do CMS no teste intermediário BW0,75 e  do GMD (Koch et al., 1963).

A emissão de metano foi medida durante o período de acabamento no confinamento utilizando o sistema GreenFeed (Clock Inc., Rapid City, SD, Estados Unidos). A RCH4 foi obtida pela regressão da emissão de metano utilizando CMS (Donoghue et al., 2016) e o GC como covariáveis no procedimento misto do programa estatístico SAS (Instituto SAS, Cary, NC, Estados Unidos, 2011).

Foram identificados um total de 5.693 variantes de sequência amplicon (ASVs) na microbiota dos touros Nelore. Uma análise diferencial de abundância, com a abordagem ANCOM (Análise da Composição de Microbiotas), identificou 30 ASVs bacterianos e 15 ASVs archeas como diferentemente abundantes (DA) entre os grupos de tratamento.

A composição da dieta induziu diferenças significativas na abundância e riqueza das populações microbianas do rúmen e das fezes dos ruminantes da raça Nelore.

O tratamento dietético baseado em subprodutos aplicado no experimento influenciou a diversidade microbiana de bactérias e archea, mas não de protozoários.

Enquanto se esperava que os ASVs ruminais influenciassem a emissão de CH4 e RFI, a relação de táxons das fezes, como Alistipes e Rikenellaceae (grupo intestinal RC9), com essas características não foi relatada antes e pode estar associada à saúde do hospedeiro, devido à sua ligação com compostos anti-inflamatórios.

Em geral, os ASVs associados aqui têm o potencial de serem usados como biomarcadores para esses fenótipos complexos.